传统摩擦纳米发电机（TENGs）常受限于较低的电荷转移效率，这限制了其在自供电系统和按需储能装置中的实际集成应用。为解决此问题，本文，中国科学院北京纳米能源与系统研究所曹霞 研究员团队在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Core–Shell MOF Heterostructure Films with Boosted Charge Trapping for High-Performance Triboelectric Nanogenerators”的论文，研究基于Ecoflex/GO-ZIF-8@ZIF-67复合薄膜设计出高性能TENG（ZE-TENG），其中以氧化石墨烯为基底锚定的核壳型ZIF-8@ZIF-67金属有机框架作为多功能填料。
该结构协同增强界面极化效应，引入分级电荷捕获位点，并提升表面粗糙度，从而整体改善电荷分离与积累效率。在优化条件下（填料含量1.5 wt%，频率3 Hz），ZE-TENG在8 MΩ负载下展现出卓越输出：电压327.7 V、电流47.8 μA，最大功率密度达5.75 W·m–2，短路电流较纯Ecoflex基器件提升183.3%。此外，该复合薄膜展现出卓越的柔韧性（最大1450%拉伸应变）、高温耐受性（200℃）及优异的耐酸碱性，确保在恶劣环境中稳定运行。这些特性彰显其作为可持续能源的巨大潜力，可与储能组件协同为智能可穿戴设备、工业传感器及其他电子产品供电。
方案一、Illustration of the Preparation of Ec/GO-ZIF-8@ZIF-67。
综上所述，本研究通过将GO-ZIF-8@ZIF-67与Ecoflex复合，成功开发出高性能摩擦电材料（Ec/GO-ZIF-8@ZIF-67）。通过引入Co/Zn双金属核壳结构，显著提升了摩擦发电膜的摩擦发电性能与化学稳定性，其卓越的电输出特性（空载电压327.7 V、 47.8 μA的Isc）、工作耐久性（经4500次循环仍保持稳定输出）及热稳定性（在200℃环境下维持260V电压输出）。此外，该材料展现出卓越的伸展性（断裂伸长率达1000%）、耐高温性（可承受200℃环境）、耐酸碱性（浸入有机酸（CH₃COOH）、强酸（H₂SO₄） 强碱（NaOH）溶液后仍保持原始结构形态），以及疏水性（接触角达102.9°）。凭借其高电输出特性，该TENG可在100秒内为不同容量（2.2–33 μF）的电容器充电，并直接驱动LED等电子设备。尤为重要的是，依托Ec/GO-ZIF-8@ZIF-67复合薄膜的柔韧性、耐高温性（200℃）及耐酸碱性，开发出两大应用场景：
(1) 化学安全领域：采用单电极模式的高温耐酸碱传感器，可在危险环境（高温酸碱条件）下通过摩尔斯编码实现应急通信；
(2) 在运动监测领域，开发出具备多点协同监测功能的单电极智能传感系统，适用于青少年篮球训练中的力量时序分析与动作矫正，以及通过对比患侧与健侧运动信号实现术后康复的定量评估。
该新型摩擦电材料兼具卓越的机电性能与环境稳定性，为极端环境下的摩擦电应用开辟新路径，其多功能扩展性为工业安全、运动医学等领域的智能传感技术铺就崭新道路。
文献：https://doi.org/10.1021/acsami.5c22284
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